基于可控降解PEG水凝胶和功能性多肽分子制备新型多功能纳米药物控释系统

The design of an ideal drug delivery systems, with good biocompatibility, high stability in vivo circulation, target selectivity of cancer cell, and excellent controllability in the drug release process, is of significant importance for the detection and treatment of cancer diseases. In this project, amino acid sequences with different functions would be firstly introduced into peptide segments, so as to obtain peptides with multi-biofunctions. Then, these prepared peptides are to be combined with graphene quantum dots and controllable degradation PEG hydrogel for the fabrication of novel nano drug delivery systems with the characteristics of cancer cell target recognition, fluorescence imaging and controllable release. The current project will focus on the molecule design strategy, hybrid and self-assembly mechanism of functional peptides, and the synthetic method of the controllable degradation PEG hydrogel and the coupling strategy with peptides will also be explored. Based on these effort, we would characterize and evaluate the multi-functions of this new drug controlled release system, and further explore its feasibility on clinical application. In summary, the implementation of this project will be very significant and helpful for us to understand the design principles of functional peptides, establish experimental methods for preparing novel nano drug delivery systems with controllable degradation PEG hydrogel and functional peptides, and provide new research approach for the precise detection and treatment of cancer diseases.

设计生物相容性好、体内循环稳定性高、能够靶向作用于癌细胞并实现精确药物释放的理想药物控释系统对于癌症疾病的治疗具有非常重要的意义。本研究项目通过在多肽链段中引入具有不同功能的氨基酸序列，赋予多肽分子多样性的生物学功能，并将其与石墨烯量子点以及可控降解PEG水凝胶微球结合，构建兼具细胞靶向识别、药物可控释放、荧光成像功能的复合型纳米药物控释系统。我们将重点研究功能性多肽的分子结构设计、杂化及自组装机理，积极探索具有高反应活性及可控降解性能PEG纳米水凝胶微球的合成方法及与多肽分子的偶联策略。在此基础之上，我们将对这一新型药物控释体系的多功能性进行系统的表征和评价，并探索其临床应用的可行性。该研究项目的实施将有助于我们深入认识和理解功能性多肽分子的设计原则，建立基于可控降解PEG水凝胶和功能性多肽分子制备新型纳米药物控释系统的实验方法，为实现癌症疾病的精确诊断与治疗提供新的研究思路。

设计生物相容性好、体内循环稳定性高、能够靶向作用于癌细胞并实现精确药物释放的理想药物控释系统对于癌症疾病的治疗具有非常重要的意义。在项目资助期内，我们按项目计划书的要求认真完成了相关课题的研究计划。通过在多肽链段中引入具有不同功能的氨基酸序列，赋予多肽分子多样性的生物学功能，并将其与多功能性的二甲双胍碳点（Met-CDs）以及可控降解八臂PEG水凝胶微球结合，制备出兼具细胞靶向识别、药物可控释放、荧光成像功能的多功能、复合型纳米药物控释系统。我们重点研究了功能性多肽分子的设计策略、制备方法及自组装机理，探索了具有高反应活性及可控降解性能的八臂PEG纳米水凝胶微球的合成方法及与多肽分子的偶联策略。在此基础之上，我们还对这一新型药物控释体系的多功能性进行了系统的表征，并对其在癌症治疗方面的效果进行系统评价。该研究项目的实施将有助于我们深入认识和理解功能性多肽分子的设计原则，建立基于可控降解八臂PEG水凝胶和功能性多肽分子制备新型纳米药物控释系统的实验方法，为实现癌症疾病的精确诊断与治疗提供新的研究思路，并为后续的临床应用打下坚实的基础。相关研究成果目前已有18篇高水平SCI论文发表在Chem. Soc. Rev.，Adv. Sci.，Journal of Nanobiotechnology，Nanoscale，J. Mater. Chem. B等国际知名学术期刊上，并多次受邀为国际著名刊物撰写生物纳米纤维方向的综述性论文。此外，申请人还以功能性生物纳米纤维为主题为受邀为Elesvier出版社撰写《Artificial Protein and Peptide Nanofibers》书籍中的两章。通过该项目的资助，共培养博士后2人，博士研究生4人，硕士研究生6人。